計及間隙耦合效應機械臂關節振動特性的研究

張發軍，宋愛林，何孔德

（1.機器人與智能系統市重點實驗室，湖北宜昌 443002；2.三峽大學機械與動力學院，湖北宜昌 443002）

1 引言

隨著科技的快速發展，機器人直接影響著人們生活的各個方面，特別是在精密制造，航空航天等領域中機械臂關節間隙的耦合效應極大地帶來了機械臂作業末端的動態振動從而影響其運行精度的穩定性[1?2]。機械臂是通過含有間隙的運動副鏈接而成的多體系統，間隙的存在不僅會使定位出現偏差，還會使兩元素發生沖擊碰撞，引發振動，從而影響機械臂的穩定性和可靠性[3?6]。目前，對于多體機構的振動研究有許多，但是都是在理想狀態下去進行的，而間隙的影響又是不可忽視的，因此開展含鉸間隙機械臂振動特性的研究，對機械臂系統動力學特性的提高具有重要的意義[7]。

針對含間隙機械臂在間隙處發生了接觸碰撞問題，這里以ABB機械臂系統作為研究對象，抽取其分析模型，運用Adams/Vi‐bration振動分析模塊對含間隙機械臂作了振動模態分析。

研究各階振型及其振動特性，得到了對應的頻率值，為避免在其共振頻率附近作業給出了參數依據，為整體響應分析提供了重要的模態參數，同時也為改進機械臂的結構設計奠定了一定的理論依據。

2 實驗振動模型建立

這里基于虛擬樣機技術，以ABB 機械臂為例，通過Solid‐works建立含間隙機械臂的振動仿真模型。首先是通過三維軟件建立各部分構件的模型，并裝配；利用軟件之間的接口將其導入Adams/View 中；……